Как сейчас называется чернигов. Чернигов. Примеры употребления слова чернигов в литературе

ТОРИЙ

Торий – природный слабо радиоактивный металл, открытый в 1828 г. шведским химиком Йенсом Берцелиусом, который назвал его в честь Тора, бога войны скандинавских народов. В небольших количествах он присутствует во многих горных породах и грунтах, где его содержание почти в три раза превышает содержание урана. В почве содержится приблизительно шесть частей тория на миллион.

Торий встречается во многих минералах, наиболее распространенным из которых является редкоземельный минерал – фосфат тория – монацит, в котором содержится до 12% оксида тория. Залежи этого минерала имеются в нескольких странах. Торий-232 распадается очень медленно (его период полураспада почти в три раза превышает возраст Земли), но другие изотопы тория содержатся в нем и в цепях распада урана. Большинство из них являются короткоживущими элементами, и поэтому они намного более радиоактивны, чем Th-232, хотя в массовом отношении их содержание ничтожно мало.

Мировые запасы тория (доступные для добычи)

Страна Запасы (в тоннах) Австралия 300000 Индия 290000 Норвегия 170000 USA 160000 Канада 100000 Южная Африка 35000 Бразилия 16000 Прочие страны 95000 Всего 1200000

(Источник – Служба геологической разведки USA, Запасы минералов, январь 1999 года)

Торий в качестве ядерного топлива

Торий, как и уран , может использоваться в качестве ядерного топлива. Сам по себе не являющийся делящимся материалом Th-232 поглощает медленные нейтроны и образует делящийся уран-233. Как и U-2238, торий-232 является топливным сырьем.

По одному из существенных показателей U-233 превосходит уран-235 и плутоний-239, имея более высокий выход нейтронов на один поглощенный нейтрон. Если начать реакцию с помощью другого делящегося материала (U-235 или Pu-239), можно реализовать цикл наработки делящегося материала, напоминающий, но более эффективный, чем цикл на U-238 и плутоний в реакторах на медленных нейтронах. Th-232 поглощает нейтрон и преобразуется в Th-233, который при распаде переходит в Ра-233, а затем в U-233. Облученное топливо можно выгрузить из реактора, U-233 отделить от тория и загрузить в другой реактор, как часть замкнутого топливного цикла.

За последние 30 лет появился интерес к торию в качестве ядерного топлива, поскольку его запасы в земной коре в три раза превышают запасы урана. Кроме того, в реакторах можно использовать весь добываемый торий в отличие от 0,7% изотопа U-235 из природного урана.

Основным вариантом в реакторах типа PWR могут быть топливные сборки, смонтированные так, что бланкет, состоящий главным образом из тория, покрывает затравочный элемент с большей степенью обогащения, содержащий U-235, который производит нейтроны для подкритического бланкета. Поскольку U-233 производится в бланкете, он там же и сгорает. Здесь речь следует о легководном реакторе-бридере, который успешно прошел демонстрационные испытания в USA в 1970 годах.

Научно-исследовательские и конструкторские разработки

Возможность реализации ториевых топливных циклов изучается уже около 30 лет, однако значительно менее интенсивно, чем урановых или уран-плутониевых циклов. Основные исследовательские и конструкторские работы проводились в Германии, Индии, Японии, Рф, Великобритании и USA. Было проведено также и пробное облучение ториевого топлива в реакторах до получения высокого уровня выгорания. Полностью или частично загружались ториевым топливом несколько опытных реакторов.

К заслуживающим внимания экспериментам по ториевому циклу относятся следующие (первые три проводились на высокотемпературных реакторах с газовым охлаждением):

• В период с 1967 по 1988 годы в Германии более 750 недель эксплуатировался экспериментальный реактор AVR с насыпным бланкетом при мощности 15 МегаВт. 95% всего периода работы реактора составляла работа на ториевом топливе. Топливо представляло собой 100000 топливных элементов в виде шариков. Общий вес ториевого топлива составлял 1360 кг; торий использовался в смеси с высокообогащенным ураном. Максимальная глубина выгорания составила 150000 МВт·сутки/т.
• Ториевые ТВЭЛы, состоящие из тория и урана в соотношении 10:1, в течение 741 суток облучались в реакторе Dragon мощностью 20 МегаВт в английском городе Уинфит. Реактор Dragon эксплуатировался в рамках совместного проекта, в котором, наряду с Великобританией, с 1964 по 1973 годы участвовали Австрия, Дания, Швеция, Норвегия и Швейцария. Ториево-урановое топливо использовалось для производства U-233, который заменял потребляемый U-235 примерно в том же соотношении. Топливо могло работать в реакторе в течение шести лет.
• В 1967-1974 годах в USA работал высокотемпературный реактор Peach Bottom на уран-ториевом топливе мощностью 110 МегаВт производства компании General Atomic.
• В Индии в 1996 г. в Калпаккаме в качестве источника нейтронов был запущен экспериментальный исследовательский реактор Kamini мощностью 30 кВт, работавший на U-233, полученном путем облучения ThO 2 на другом реакторе. Реактор был построен неподалеку от бридерного реактора на быстрых нейтронах мощностью 40 МегаВт, в котором и облучался ThO 2 .
• В Нидерландах в течение трех лет эксплуатировался гомогенный реактор с водяной смесью мощностью 1 МегаВт. В реакторе использовалось топливо в виде раствора высокообогащенного урана и тория; с целью удаления продуктов деления непрерывно велась переработка, в результате которой с высоким К.П.Д. производился U-233.
• Проводился ряд экспериментов с реакторами на быстрых нейтронах.

Энергетические реакторы

• На базе реактора AVR в Германии был разработан 300 МегаВт-реактор THTR, проработавший с 1983 по 1989 годы; реактор работал на насыпном бланкете из 674000 элементов, из которых больше половины представляло собой уран-ториевое топливо, а остальные – графитовый замедлитель и нейтронные поглотители. ТВЭЛы непрерывно обновлялись при загрузке, и в среднем прошли через реактор шесть раз. Производство топлива было поставлено на промышленную основу.
• Реактор Fort St Vrain был единственным в USA коммерческим реактором, работавшем на ториевом топливе; этот реактор также был сконструирован на базе немецкого AVR и проработал с 1976 по 1989 годы. Это был высокотемпературный реактор (1300°С) с графитовым замедлителем и гелиевым охлаждением с проектной мощностью 842 МегаВт (330 МегаВт электрических). Топливные элементы были изготовлены из карбида тория и карбида Th/U-235 в виде микросфер, для удержания продуктов деления, покрытых диоксидом кремния и пироуглеродом. ТВЭЛы имели форму шестигранных колонн («призм»). В реакторе использовалось почти 25 тонн тория; глубина выгорания составила 170000 МВт·сутки/т.
• Исследования ториевого топлива для реакторов типа PWR проводились на американском реакторе Shippingport; в качестве исходного делящегося материала топлива использовались U-235 и плутоний. Был сделан вывод, что торий серьезно не повлияет на режимы работы и сроки эксплуатации активной зоны. Здесь же с 1977 по 1982 годы успешно прошли испытания легководного бридерного реактора затравочно-бланкетного типа на ториево-урановом топливе, покрытым сплавом циркония.
• В 60-мегаваттном реакторе Lingen типа BWR в Германии использовались Th/Pu-ТВЭЛы.

Индия

В Индии с целью повышения эффективности после запуска в блоки 1 и 2 А.Э.С в Какрапаре было загружено 500 кг ториевого топлива. 1-Ый блок А.Э.С был первым в мире реактором, в котором для выравнивания мощности в активной зоне использовался не обедненный уран, а торий. Работая на ториевом топливе, 1-й блок вышел на полную мощность за 300 суток, а 2-й блок – за 100 суток. Ториевое топливо планируется использовать в блоках 1 и 2 А.Э.С в Кайга и в блоках 3 и 4 А.Э.С в Раджастане, которые находятся в стадии строительства.

Обладая запасами тория, в шесть раз превышающими запасы урана, Индия в качестве основной задачи промышленного производства энергии поставила задачу внедрения ториевого цикла, которая будет решаться в три этапа:

• тяжеловодные реакторы CANDU, работающие на топливе из природного урана, будут использоваться для наработки плутония;
• реакторы-бридеры на быстрых нейтронах (FBR) на основе полученного плутония будут производить U-233 из тория;
• перспективные тяжеловодные реакторы будут работать на U-233 и тории, получая 75% энергии из тория.

Отработанное топливо затем будет перерабатываться для восстановления делящихся материалов и их последующей переработки;

В качестве еще одной возможности для третьего этапа рассматриваются подкритические комплексы на ускорителях (ADS).

Разработка перспективных реакторов

Конструкторские решения по перспективным реакторам на ториевом топливе включают:

• Легководные реакторы, использующие в качестве топлива оксид плутония (PuO 2), оксид тория (ThO 2) и(или) оксид урана (UO 2), из которых изготовляются стержневые ТВС.
• Высокотемпературные реакторы с газовым охлаждением (HTGR) двух типов – с насыпным бланкетом и призматическими топливными сборками.
• Газотурбинные модульные реакторы с гелиевым охлаждением (GT-MHR). Результатом проведенных в USA исследований на реакторах типа HTGR стали призматические ТВС. Использование гелия для охлаждения при высоких температурах и сравнительно небольшая выходная энергия на модуль (600 МВт) позволяет скомбинировать модульную конструкцию с газовой турбиной (цикл Брайтона), что повышает производство тепловой энергии почти на 50%. Активная зона таких реакторов допускает применение широкого спектра конструкций ТВС, в том числе ВОУ/Th и Pu/Th. Использование ВОУ/Th-топлива было продемонстрировано на американском реакторе Fort St Vrain.
• Модульный реактор с насыпным бланкетом (PBMR). Сконструирован в Южной Африке на основе результатов проведенных в Германии исследований. Сейчас работы ведутся международным консорциумом. Позволяет использовать ториевые насыпные бланкеты.
• Реакторы на солевом расплаве. Перспективный реактор-бридер, в котором ториевое топливо используется в виде солевого расплава, не требуя дополнительного внешнего охлаждения. Хладагент первичного контура проходит через теплообменник, где тепловая энергия реакции деления передается в рабочий материал вторичного контура с целью генерации пара. Детальные исследования концепции проводились в 60-е годы ХХ века; сейчас они возобновились в связи с появлением передовых технологий производства материалов.
• Перспективные тяжеловодные реакторы (AHWR). В Индии в настоящее время ведутся работы по этому направлению. Как и канадский реактор CANDU-NG, индийский реактор мощностью 250 МегаВт охлаждается обычной водой. Основная часть активной зоны состоит из смеси оксидов тория и U-233 в подкритическом состоянии; пропорции смеси таковы, что U-233 самовоспроизводится. Реакция управляется несколькими затравочными зонами на основе обычного МОХ-топлива.
• Утилизация плутония. Сегодня в некоторых реакторах используется МОХ-топливо (U, Pu). Альтернатива состоит в использовании торий-плутониевого топлива; в этом случае реактор работает на плутонии, производя делящийся U-233, который после разделения можно использовать в составе уран-ториевого топливного цикла.

Применение тория в комплексах с ускорителями (ADS)

В комплексах с ускорителями высокоэнергетические нейтроны производятся за счет реакции расщепления ядер высокоэнергетическими протонами ускорителя, соударяющимися с тяжелыми ядрами мишени (свинец, свинец-висмут или другие элементы). Эти нейтроны можно направить в субкритический реактор, содержащий торий, где нейтроны производят U-233 и обеспечивают его деление. Существует возможность обеспечения самоподдерживающейся реакции деления, которую можно направить либо на производство энергии, либо на трансмутацию актиноидов, образующихся в результате U/Pu топливного цикла. Использование тория вместо урана означает, что в самом реакторе ADS будет производиться меньшее число актиноидов.

Разработка ториевого топливного цикла

Проблемы, связанные с решением этой задачи, сводятся к высокой стоимости производства топлива частично вследствие высокой радиоактивности U-233, который всегда содержит U-232; аналогичные проблемы касаются и переработки тория вследствие высокой радиоактивности Th-228, определенного риска распространения U-233 как оружейного материала, а также ряда технических проблем переработки (пока не решенных должным образом). Предстоит проделать большую работу, прежде чем ториевый цикл будет поставлен на коммерческую основу, но пока можно в больших количествах добывать уран, такая работа представляется маловероятной.

Тем не менее, ториевый цикл с его потенциалом по воспроизводству без использования реакторов на быстрых нейтронах сохранит свою перспективность еще в течение длительного времени. Этот цикл является определяющим фактором в развитии самодостаточной ядерной энергетики.

ТОРИЙ, Th (от имени бога грома Тоpa в скандинавской мифологии; лат. Thorium * а. thorium; н. Thorium; ф. thorium; и. torio),- радиоактивный химический элемент III группы периодической системы , атомный номер 90, атомная масса 232,0381, относится к актиноидам. Природный торий состоит главным образом из одного изотопа 232 Th (ТЅ 14,00.10 9 лет). В незначительных количествах присутствуют также 228 Th (ТЅ 1,913 года) и четыре короткоживущих изотопа. Известно 18 искусственных изотопов тория с массовыми числами от 213 до 236. Торий открыт в 1828 шведским химиком И. Я. Берцелиусом.

Свойства тория

В свободном состоянии торий — серебристо-белый металл, для которого при температурах ниже 1365°С характерна гранецентрированная кубическая решетка (а=0,5086 нм) — а-Th, а при более высоких — объёмноцентрированная кубическая (а=0,411 нм) — Я-Th. 11300 кг/м 3 , t плавления 1750°С, t кипения 4200°С, молярная теплоёмкость 27,33 Дж/(моль.К), удельное электрическое сопротивление 18,62.10 -4 (Ом.м), температурный коэффициент линейного расширения 11,3.10 -6 К -1 , 35,6 Вт/(м.К). Парамагнитен, температура перехода в сверхпроводящее состояние 1,4 К. Легко деформируется на холоде.

Торий химический

В большинстве соединений для тория характерна степень окисления +4, но бывает также +2 и +3. Порошкообразный торий пирофорен, на воздухе тускнеет, в кипящей покрывается плёнкой диоксида. Реагирует со , при нагревании — с , сероводородом. Легко растворяется в соляной кислоте и царской водке, медленно — в азотной, серной и фтористоводородной кислотах. Токсичен, ПДК 0,05 мг/м 3 .

Авария на японской АЭС может стимулировать исследования в области более безопасной ядерной энергетики на основе тория.

Вот уже почти год сводки с японской атомной станции “Фукусима-1” напоминают фронтовые. Во многих странах мира всерьез рассматривается вопрос об отказе от атомной энергетики как слишком опасной либо об ограничении ее использования. Между тем еще в 50-е годы были предложены проекты более безопасных ядерных реакторов. В качестве “горючего” в них используется торий - слаборадиоактивный химический элемент, мировые запасы которого, как минимум, вчетверо превышают запасы урана. Полвека назад ториевая ядерная энергетика не выдержала конкуренции с урановой, поскольку из тория нельзя получить плутоний, который используется в ядерном оружии. Но теперь, после “Фукусимы”, ей предоставляется возможность для реванша.

Хорошо забытое старое

В 40-50-е годы, когда атомная энергетика делала свои первые шаги, ученые исследовали различные варианты управляемых ядерных реакций. Их интерес привлек и торий - тяжелый слаборадиоактивный металл, занимающий 90-е место в таблице Менделеева.
Сам по себе торий (вернее, самый распространенный его изотоп торий-232, из которого почти на 100% состоит природный металл) не поддерживает цепную ядерную реакцию и не может быть материалом для атомной бомбы. Однако при облучении тория нейтронами, его атомы, захватывая эти нейтроны, распадаются с выделением значительного количества энергии.

Кроме того, в результате ряда последовательных реакций с образованием промежуточных неустойчивых изотопов (торий-233 и протактиний-233 с полураспадом соответственно 22 минуты и 27 суток) из тория-232 получается уран-233, который сам по себе является хорошим ядерным топливом, подходящим для всех типов современных реакторов.

По сравнению с ураном торий обладает рядом преимуществ. Прежде всего, для загрузки в реактор пригоден природный торий, который, в отличие от урана, не нужно обогащать, проводя сложную и дорогостоящую операцию разделения изотопов. В ториевых реакторах можно перерабатывать оружейный плутоний, а также минимизировать использование урана-235, который является единственной доступной человечеству природной “ядерной спичкой”, способной запускать ядерную реакцию.

При этом если урановые стержни нужно извлекать из реактора уже после того, как в них использовано менее 10% содержавшегося “топлива”, торий можно использовать полностью, до завершения его преобразования в уран-233, который также можно применять для поддержания ядерной реакции. Вследствие этого одна тонна тория может дать столько же энергии, сколько 200 т урана или 3.5 млн т угля.

Оксид тория является более тугоплавким и устойчивым веществом, чем оксид урана, что открывает возможность для создания высокотемпературных реакторов на тории с рабочей температурой 700-800 градусов. Такой реактор может работать с обычным парогенераторным оборудованием, для него не нужно сложных и небезопасных систем охлаждения (напомним, именно отказ этих систем и привел к аварии на “Фукусиме-1”), его КПД может достигать 50-55%, что почти вдвое выше, чем у традиционных урановых. Полученная тепловая энергия также может использоваться в различных химических процессах (получение аммиака, водорода, ряда углеводородных продуктов).

Вследствие того, что торий требует внешнего источника нейтронов для осуществления ядерной реакции, этот элемент более безопасен в эксплуатации. Нетрудно создать такую схему, при которой в случае аварии реакция просто автоматически прекращалась бы (правда, из-за особенностей ториевого цикла такой реактор все равно бы продолжал работу, пока промежуточные элементы не превратились в более устойчивый уран-233, но выделение энергии было бы значительно меньшим). Наконец, радиоактивные отходы, образующиеся в результате ядерных реакций, в случае использования тория гораздо менее опасны, чем традиционных урановых реакторов, да и образуется их в несколько раз меньше.

В 50-70-е годы в ряде стран мира (США, Великобритания, Индия, ФРГ, СССР и др.) проводились различные эксперименты с ториевыми и торий-урановыми реакторами. В 70-80-е годы американская компания General Atomics и немецкая Siemens даже создали опытные образцы энергетических реакторов мощностью 300 МВт с использованием ториевого топлива, однако на этом исследования в данной области практически полностью прекратились.

Падение интереса к торию было обусловлено рядом объективных и субъективных причин. Прежде всего, фундаментальным недостатком тория была его непригодность для производства ядерного оружия. В 50-е годы в США проводились опыты по использованию урана-233 в ядерных бомбах, однако предпочтение было в итоге отдано более эффективному плутонию. Львиная доля средств на НИОКР в результате выделялась на исследования, связанные с урановым циклом, что позволило достаточно быстро создать и оптимизировать соответствующие технологии. Появление эффективных и относительно безопасных легководных реакторов, доступность и невысокая цена уранового ядерного топлива привели к тому, что энергетики отказались от рассмотрения альтернативных вариантов, не сулящих быстрой отдачи. Как говорится, от добра добра не ищут.

Вследствие этого адекватной технологии изготовления ториевых или торий-урановых топливных элементов так и не было создано. Не была решена и главная, пожалуй, проблема ториевого цикла. В ходе реакций, помимо урана-233, непременно образовывалось небольшое количество (порядка десятых долей процента) урана-232 - короткоживущего изотопа, распад которого приводил к появлению очень опасных радиоактивных “обломков”.

Реакторы General Atomics и Siemens обладали массой “детских болезней”, вызванных именно неотработанностью процессов. Окончательно же исследования в области ториевой энергетики “похоронила” катастрофа на Чернобыльской АЭС. После 1986 г. ассигнования на развитие “мирного атома” были резко сокращены, а все долгосрочные альтернативные проекты просто закрыты.
Единственной страной, где ториевые исследования все еще продолжались, была Индия. Обладающая большими запасами тория (около 300 тыс т, второй показатель в мире после Австралии), Индия еще в 50-е годы разработала оригинальную трехступенчатую программу развития атомной энергетики, в которой предполагалось задействовать эти ресурсы.

Так как Индия не подписала договор о нераспространении ядерного оружия, до недавнего времени ее атомная отрасль развивалась изолированно, а поставки урана в страну были запрещены. Не обладая значительными запасами урана, индийские атомщики предложили использовать имеющиеся скудные ресурсы этого ядерного топлива в реакторах первого уровня, где вырабатывался бы делящийся материал (уран-235 или плутоний-239). Его планировалось использовать в качестве источника нейтронов для ториевых реакторов второй стадии, а на них, в свою очередь, получался уран-233, который использовался бы в качестве ядерного топлива в реакторах третьего поколения.

Первую стадию своего плана Индия успешно реализовала, построив к настоящему времени более 20 ядерных реакторов, а вот со второй произошла заминка. В 90-е годы индийские атомщики вышли из международной изоляции, что и объясняет снижение интереса к торию. Пока что достижения в этой области ограничиваются экспериментальным реактором мощностью 13 МВт на АЭС “Калпаккам”, где осуществляется выработка урана-233 из тория.

Однако в начале прошлого десятилетия ториевые разработки вышли из состояния “комы”. В настоящее время рассматриваются два перспективных направления, которые могут стать основой будущей ториевой ядерной энергетики.

Новые горизонты

Одну из перспективных технологий предложил нобелевский лауреат Карло Руббиа из Европейского центра по ядерным исследованиям (CERN). По его проекту предлагается использовать ториевое ядерное топливо, а в качестве “запала” применять ускоритель протонов. Попадая в атомы тория, протоны с высокой энергией вызывают их распад с выделением нейтронов, которые используются для стимулирования ядерных реакций. В качестве теплоносителя используется свинец.

По расчетам К.Руббиа, этот реактор будет генерировать достаточную энергию, чтобы не только питать ускоритель протонов, но и выдавать определенную мощность в сеть. При этом установка достаточно безопасна, поскольку выключение протонного ускорителя приводит к прекращению работы реактора (не считая распада промежуточных элементов).

В 2010 г. норвежская компания Aker Solutions приобрела патент у К.Руббиа и уже приступила к проектированию реактора ADTR (субкритический реактор с ускорительной системой). Мощность установки оценивается в 600 МВт, ее стоимость, по предварительным данным, может превысить $3 млрд с учетом всех предварительных исследовательских работ. Реактор планируется разместить под землей, что даст возможность обойтись без мощного железобетонного защитного купола. Предполагается, что на одной загрузке ториевого топлива он сможет проработать несколько лет.

Однако КПД реактора К.Руббиа будет не очень высоким из-за использования энергоемкого ускорителя протонов, который будет забирать часть мощности. В США, Индии и Китае в последние годы рассматривается вариант, впервые предложенный американским физиком Элвином Вайнбергом еще в 60-х годах.

В этом реакторе типа LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) предлагается отойти от применения твердых топливных элементов и использовать в качестве теплоносителя расплавы солей - фторидов, в которых хорошо растворяются оксиды тория и урана. В таком реакторе рабочее давление составляет всего около 0.1 атм, что практически исключает возможность аварии вследствие разрыва корпуса (конечно, при условии, что его материал не поддастся коррозии). Солевой расплав имеет температуру порядка 540 градусов, что дает возможность использовать все преимущества высокотемпературного реактора.

При этом система обладает способностью к саморегуляции. Если расплав перегревается, он расширяется в объеме, в результате в поле действия источника нейтронов (топливный элемент из плутония или урана-235) попадает меньше атомов тория, и реакция замедляется. При охлаждении смесь, соответственно, сжимается, что позволяет ускорить реакцию. Таким образом, ториевый реактор не требует наличия сложной системы управления, как на традиционных АЭС.

Проект позволяет организовать непрерывный вывод продуктов деления из зоны реакции и подпитку его свежим топливом. Это означает, что расплав с повышенным содержанием продуктов деления тория можно перекачать в отстойник, где будет происходить преобразование исходного материала в уран-233, который можно будет химическим путем отделить от непрореагировавшего тория и использовать в качестве ядерного топлива во второй активной зоне реактора. Впрочем, есть проекты, предусматривающие только одну активную зону с использованием в качестве ядерного топлива сначала тория, а потом - урано-ториевой смеси.

В ториевом реакторе весьма интересно решена проблема безопасности. Под корпусом реактора планируется установить бак, заткнутый “пробкой” из той же смеси фторидов, поддерживаемых в твердом состоянии благодаря непрерывному охлаждению. В случае отключения электроэнергии, как при аварии на “Фукусиме”, охлаждение прекращается, “пробка” расплавляется, и смесь стекает в бак, где ядерная реакция прекращается из-за отсутствия источника нейтронов, а расплав остывает.

Важным преимуществом реактора LFTR является возможность создания установок небольшой мощности - вплоть до единиц мегаватт. По мнению эксперта канадской компании Accelerating Future Майкла Анисимова, такие небольшие реакторы, размещенные под землей, можно использовать в качестве “городских” или “районных” электростанций, способных работать годами при минимальном присмотре.

По оценкам М.Анисимова, стоимость 1-мегаваттного реактора составит около $250 тыс, а для его работы будет достаточно всего 20 кг тория в год. Компания, установившая такой реактор, могла бы один раз в несколько лет проводить его обслуживание, выгружая использованное топливо и загружая новое.

В конце января 2011 г., всего за полтора месяца до катастрофического землетрясения в Японии, в Китае объявлено о запуске новой программы по созданию ториевой ядерной энергетики. Исследования будут проводиться под эгидой национальной Академии наук. Через пять лет планируется создание рабочего прототипа, который мог бы генерировать энергию стоимостью не более 6.8 центов за 1 кВтч, а к 2030 г. предполагается создание первой действующей ториевой АЭС.

О необходимости ускорить исследования в области ториевой энергетики в прошлом году было объявлено и в Индии. А после аварии на “Фукусиме” о тории заговорили и многие другие отраслевые специалисты.

Пробуждение интереса к торию объясняется несколькими причинами. Во-первых, ториевые реакторы типа LFTR (похоже, эта технология пока считается наиболее перспективной) значительно безопаснее, чем традиционные урановые. Им не угрожают разрывы трубопроводов высокого давления охлаждающих систем из-за отсутствия таковых. В них можно полностью избежать использования воды, которая может разложиться на кислород и взрывоопасный водород. Они дают меньше радиоактивных отходов. Наконец, ториевый реактор, в отличие от уранового, не может “пойти в разнос”.

Во-вторых, тория в мире гораздо больше, чем урана. Именно опасность исчерпания резервов последнего является одним из весомых стимулов для развития ториевой энергетики в Китае и Индии, где в ближайшие четверть века планируется построить по несколько десятков ядерных реакторов.

В-третьих, потенциально использование тория может дать миру дешевую энергию. По расчетам М.Анисимова, стоимость энергии, генерируемой небольшими ториевыми реакторами, может составлять менее 1 цента за 1 кВтч - меньше, чем на любом другом энергоблоке.

Конечно, прежде чем строить ториевые реакторы, нужно решить массу проблем, начиная с создания целой отрасли по добыче тория и получения концентрированного оксида или чистого металла и заканчивая ураном-232 с его радиоактивными продуктами деления. Особые требования предъявляются и к корпусам, и трубопроводам, которые должны выдерживать температуру в сотни градусов и корродирующее действие раскаленного расплава солей при непрерывной работе на протяжении нескольких лет.

Впрочем, по мнению экспертов, все эти проблемы решаемы - при создании современных урановых АЭС пришлось преодолеть не меньше технических препятствий. Главное, чтобы кто-то решился выделить средства на исследования и реализацию опытных проектов.

Пока ториевая ядерная энергетика остается в мире редкой экзотикой. По состоянию на сегодня, только Китай и Индия намерены проводить исследования в этой области, и первых практических результатов, очевидно, следует ожидать не скоро. Тем не менее, в долгосрочной перспективе использование тория представляется весьма многообещающим.

В СССР исследования в области ториевой атомной энергии проводились в Курчатовском институте. Продолжались они даже в 90-е годы. Более того, российским ученым принадлежит базовый патент на способ управления ториевым реактором и тепловыделяющую сборку для его осуществления. Однако его срок истекает в 2013 г., а никаких практических шагов в этой области так и не было сделано и не предвидится в обозримом будущем. Тем не менее, Россия входит в первую мировую десятку по запасам тория, а в начале 50-х была налажена даже его промышленная добыча. Технологии по получению металлического тория и его соединений не утрачены до сих пор.

Для Украины с ее сократившимся за последние 20 лет научным потенциалом исследования в области ториевой энергетики в настоящее время вряд ли возможны. Тем не менее, база для этого есть. К тому же Украина располагает месторождением монацитовых песков (монацит - самый распространенный минерал тория, содержащий до 10% металла) - титано-циркониевые россыпи на юге Донецкой области.

Даже после “Фукусимы” человечество вряд ли откажется от ядерной энергии. Но использование тория в перспективе может сделать ее более дешевой и безопасной.

К посту на СЛ - http://сайт/blog/news/241694.php

- Почему собака чешет себе яйца? Потому что может!
- Почему Россия продаёт нефть? Потому что может!
- Почему нельзя спать на потолке? Неудобно. Одеяло сползает.
Классическая фраза «железного канцлера» Отто фон Бисмарка, данное им «Петербургской газете», издававшейся в Санкт-Петербурге на немецком языке, гласит следующее: «Политика есть учение о возможном».

Впоследствии «учение» заменили на «искусство», но смысл фразы не поменялся - политика имеет дело только с реальностью, с достижимыми целями, а всё то, что лежит за гранью возможного (реального), - это не политика, это благие пожелания, пустые декларации, фата-моргана и бесполезная трата времени.

Я стараюсь в своём журнале не писать о политике в её чистом, незамутнённом виде. Броуновское движение политических партий столь же осмысленно, как и поведение молекул идеального газа. Все они куда-то спешат и преисполнены своей важности. По факту же мы всегда можем измерять температуру и давление в колбе и всё рассказать о бесконечно сложной судьбе всех молекул этого газа.

Ведь экономика и наука - есть вещи, гораздо более детерминированные, нежели эфемерная и непостоянная политика. И да, экономика и наука - это тоже искусство возможного.
В науке есть вещи, невозможные по определению, такие как «вакуумная акустика», в экономике тоже есть "невозможная троица ", однако, на деле, границы возможного и в науке, и в экономике гораздо уже, нежели оксюмороны, невозможность которых интуитивно понятна всем и каждому.

Засим, у нас воспоследует первая КДПВ (картинка для привлечения внимания):

Девушка, монацитовый песок, солнечный ожог. Холст, масло, неизвестный автор.

Начнём наш рассказ с разговора о нашем старом знакомом - суперстабильном, дважды ордена Ленина дважды чётном, радиоактивном изотопе тория 232Th.
Разговор о тории, как и в случае урана, лучше начать с его получения из неживой природы - то есть с повествования о его добыче.

В небольших количествах торий присутствует во всех горных породах (например, в граните), в грунтах и в почвах. Торий концентрируется в природе в нескольких минералах, в основном - в монаците - смешанном фосфате редкоземельных элементов (в основном – церия) и тория (до 12% ThО2).
В жизни монацит выглядит, как блестящий мелкий чёрный «песочек», и товарищи отдыхающие часто даже не понимают, что отдыхая где-нибудь на бразильской Копакабане, они, кроме яркого солнышка сверху, одновременно получают и живительную альфу, бету и гамму радиацию непосредственно снизу, прямо из весёлого песочка пляжа. Вот так - загорал на спине, а жопа почему-то тоже сгорела.
Именно по данному минералу оцениваются промышленные, рентабельные к отработке запасы тория в той или иной стране. Монацит в довольно больших прибрежных отложениях найден в Индии и в Южной Америке (привет, Бразилия!)

В силу вышеизложенного момента сам торий обычно не добывается. Его в качестве побочного продукта извлекают при добыче редкоземельных элементов или урана . Во многих минералах, в том числе и в монаците, торий легко замещает атом редкоземельного элемента, что и объясняет сродство тория с месторождениями редких земель.

Монацит – минерал прочный, устойчивый против выветривания. При выветривании горных пород, особенно интенсивном как раз в тропической и субтропической зонах, когда почти все другие минералы разрушаются и растворяются водой, монацит не изменяется.
Ручьи и реки уносят его к морю вместе с другими устойчивыми минералами – цирконом, кварцем и минералами титана. Волны морей и океанов довершают работу по разрушению и сортировке минералов, накопившихся в прибрежной зоне. Под их влиянием происходит концентрирование тяжелых минералов, отчего пески морских пляжей, рядом с которыми с континента вытекали реки, выносившие монацит и другие минералы, приобретают темную окраску.
Так на пляжах формируются монацитовые россыпи – «чёрные пески» на картинке сверху.
Индийские монациты содержат в среднем 9,9% ThО2, бразильские - всего 6,8%.
Наиболее крупные месторождения этого типа находятся на южном и восточном побережьях Индии (штаты Керала, Мадрас, Андхра-Прадеш, Орисса) и на восточном берегу Бразилии (штаты Минас-Жераис, Баия, Эспирпту-Санту, Рио-де-Жанейро).
В песке пляжа содержание самого монацита в индийских россыпях варьирует от 0,5 до 2,0%, в бразильских, более богатых - от 2,0 до 5,0%, но кое-где попадаются участки практически сплошного «чёрного пляжа».

Единственным же в мире коренным месторождением ториевых руд, имеющим промышленное значение, на котором торий сумел таки обмануть свою природу и собраться в рудные жилы в сколь-либо пристойном количестве, является жильное месторождение Стинкасмкрааль в ЮАР.

Есть свои собственные «чёрного пляжи» и на территории бывшего СССР. Причём - в самой что ни на есть курортной зоне. На побережье Азовского моря - начиная от Бердянска и заканчивая Таганрогом. Каждый год тысячи отдыхающих в буквальном смысле «едут на юг за свежей дозой». Ну и детишек везут оздоравливать. Так что - очередной фактик Вам в копилочку концепции «мирного атома, который в каждый дом».

Не буду голословным - благо по некоторым монацитовым песочкам под Бердянском я походил буквально своими ногами. Активность «чёрных пляжей» составляет: Таганрог - 9 938 мкР/ч , Мариуполь - 2 236 мкР/ч , Бердянск - 1 908 мкР/ч . Радиационный фон в районе 4-го энергоблока ЧАЭС, если что, можно посмотреть .
Сейчас на промплощадке ЧАЭС 68 мкР/ч . Фонит не по-детски. Ловите последние тёплые деньки уходящего сезона на Азове!

Возможно кто-нибудь, когда-нибудь и будет добывать эти пески, хотя бы для того, чтобы не облучать отдыхающих. Но добывать их будут скорее из-за ферротитана, циркона или рутила, а не для извлечения тория. Почему - расскажу чуть ниже.

Вторая КДПВ:

В этих ящиках сосредоточено 6000 тонн тория. Определите страну по фотографии.

В СССР поиск ториевых руд начался ещё до Второй Мировой войны. В 1937 была организована Красноярская поисково-тектоногеохимическая партия №3 Западносибирского отделения Союзредметразведки.
Партией были подсчитаны первые тория, которые относились к Таракскому месторождению и составили 2763 тонн нашего старого знакомого - минерала монацита. Ведь, кроме концентрации россыпей на побережьях современных морей, часто россыпи устойчивых минералов ассоциированы с морями древними, уже давным-давно пересохшими и погребёнными. Например, именно такой погребённой россыпью является знаменитое Малышевское месторождение титановых и циркониевых руд под Днепропетровском, расположенное в районе Вольногорска.

Полномасштабная геологическая разведка ториевых руд была начата в СССР после окончания Второй Мировой войны, в рамках проекта создания ядерного оружия.

В августе 1946 Лаврений Берия направляет Иосифу Сталину письмо с представлением на утверждение проекта постановления Совета Министров СССР об организации в Министерстве цветной металлургии Второго главного управления. Задачей этого управления было руководство предприятиями по добыче ториевых руд, получению окиси тория и металлического тория для наработки 233U в специальных ядерных реакторах. Постановление было утверждено 13 августа 1946 года. В 1949 на месторождении монацитовых песков (запасы тория более 1000 тонн) в Алданском районе Якутской АССР была начата промышленная добыча тория.

Однако, уже к середине 1950-х годов быстрая наработка плутония позволила СССР отказаться от более затратного в добыче и более капризного в дальнейшем превращении в изотоп урана 233U тория.
Торий был отставлен в сторону, но, как и всегда у этих «запасливых русских», был аккуратно сложен в Красноуфимске, на складах, сейчас принадлежащих государственной компании «Урал-монацит»., тогда входившего в предприятие со скромной вывеской «Средне-Уральский машиностроительный завод».

Вот так выглядит ториевый склад снаружи. Заботливые люди подпёрли падающие стены.
Экономика - искусство возможного.

Сейчас на складах предприятия хранится 82 653 тонны монацитового концентрата. Монацитовый песок был аккуратно собран на месторождениях России, Монголии, Китая и Вьетнама. Кроме того, огромные запасы тория в качестве военного трофея были вывезены из гитлеровской Германии. Немцы экспериментировали с торием, рассматривая его в качестве потенциального компонента для создания ядерного оружия. Советская армия конфисковала ториевый монацит у гитлеровской Германии и вывезла в СССР. Сейчас он также находится в красноуфимских складах.

В среднем, монацит, хранящийся на этих складах, имеет следующий состав: сумма редкоземельных оксидов Ln2О3 - 54%, оксид фосфора P2О5 - 22,2%, оксид тория ThО2 - 7,8% , оксид урана U3О8 - 0,6%, оксид циркония ZrО2 - 3,0%, оксид титана TiО2 - 2,2%.

То есть, около 6 000 тонн тория уже находится буквально «на складе» в полностью готовом к дальнейшей переработке виде.

Монацитовый песок находится в деревянных ящиках (1 620 000 штук!), складированных в деревянных складах. Именно эти ящики и это здание приведены на фотографиях выше.
К началу XXI века и тара, и склады сильно разрушились, что создало радиационную опасность для населения.
В 2002 принято решение о строительстве завода по переработке монацита с целью улучшения экологической обстановки в этом районе. Однако из-за протестов, это решение было отменено.

В настоящее время над старыми складами строят металлические ангары.

Новая страна, новая экономика, новые границы возможного.

В начале 2000-х годов в Красноуфимске предполагалось строительство на территории складов небольшой фабрики по переносу монацитового концентрата в новую герметичную тару. Тогда концентрат можно было бы хранить ещё сто лет, вплоть до появления потребности в тории. Однако и вопрос строительства такой фабрики был торпедирован усилиями местных «зелёных» и подогреваемой слухами о «жутких опасностях тория» общественностью.

Поэтому в 2010 году было принято другое решение - ОАО «Уральский электрохимический комбинат» станет головным предприятием в «кластере производства редкоземельных металлов», который создается в Свердловской области. Об этом журналистам сообщил министр промышленности и науки Свердловской области Александр Петров. По его словам, накануне подписано соглашение между правительством региона и Ростатом по переработке монацитового концентрата, который находится в Красноуфимске. А 25 ноября будет подготовлен план мероприятий реализации проекта. «В состав кластера мы привлекаем предприятия, производящие электродвигатели, различную приводную технику, топливные элементы и накопители энергии. Также проявили интерес металлурги, в частности, ОАО УК «Росспецсплав», так как редкоземельные металлы являются основой для получения спецсплавов и спецсталей» - сообщил Александр Петров.
В общем, ничего с переработкой монацита не заржавело и процесс, как говорится, пошёл .

Поэтому, скоро красноуфимцы смогут избавится от опасного соседства с торием.
Ведь как пишут : «внутри «саркофагов» уровень излучения зашкаливает: стены старых деревянных хранилищ рассыпались, мешки порвались, ящики развалились от старости. Монацитовый концентрат лежит на поверхности: дозиметр пищит и показывает отметку в 3 500 мкР/час.»

Красноуфимцы! Надо ехать на Азов. Там под Таганрогом на диких пляжах веселее, чем у вас в неусыпно охраняемых и контролируемых складах.

Азовское море - суровый песок!

Хорошо, скажут внимательные читатели. А почему идут такие непонятные пляски вокруг тория? Что мешает взять - и разом освоить хотя бы 80 000 тонн монацитового песка в Красноуфимске? Ведь там уже всё, как в старой песне «взорвано, уложено, сколото». «Чёрное золото» монацита лежит и буквально просит - переработайте меня!

Всё дело в том, что торий - это Неуловимый Джо ядерной энергетики. Его никто не хочет ловить. И, если в период «ядерной гонки» разные страны ещё вели эксперименты с торием и с получаемым из него233U, то теперь торий просто лежит - и ждёт своего часа. Просто он пока невыгоден - ни в добыче, ни в извлечении, ни в наработке из него делящегося материала. 238U удобнее добывать, удобнее нарабатывать из него плутоний. Да, наука говорит, что ториевая энергетика возможна и, более того энергетически даже выгодна. Но - ториевая энергетика практически по всем статьям проигрывает ураново-плутониевой. Поэтому младшая сестрёнка науки - экономика, ненавязчиво говорит нам: подождите со своим торием, разберитесь с ураном в конце-то концов.

Вы хотите цифр? Их есть у меня.

Мировое производство тория в период 1978-2010 годов составило примерно 150-200 тонн ThО2 в год.
В 2000-м году мировое производство монацитового концентрата для извлечения всех металлов, содержащихся в нём, составляло около 12 000 тонн в год.
Торий, который в монаците, как мы помним, составляет не много, ни мало, а 6-12% по массе, исходя из уровня производства монацитового концентрата в мире и реальной мировой потребности в тории - в большей степени отправлялся в отвалы .

Мировая потребность в тории на современном этапе достаточно низкая, во всем мире в 2000 году его потребление составило 200 тонн, и то - при производстве специальных сплавов. К середине 1990-х годов рыночная продажа монацитового концентрата практически прекратилась - ввиду отсутствия спроса на него. Весь добываемый монацитовый концентрат перерабатывается в мире теми же компаниями, которые его и извлекают из недр - причём, как вы поняли не с целью извлечения тория, а для получения оксидов постоянно сопутствующих ему редкоземельных минералов.

В 1997 году базисная цена на оксид тория составляла 65.55$ за килограмм, 82.50$ за 99.9% чистоту и 107.25$ за килограмм металлического тория 99.99% чистоты . Налетай - подешевело?

Состояние же редкоземельной промышленности России показывает ещё более жёсткий экономический подход к добыче тория и редкоземельных металлов. Экономика - это искусство возможного и в экономике каждый процент имеет значение. Особенно - если это процент содержания минерала в породе, а не банковский процент по невозвратному потребительскому кредиту. С физической экономикой шутки плохи, она хоть и младшая сестра науки, но с идиотами в кино не ходит.

Рассеянный торий в России, как и везде в мире, основном концентрируется там же, где и редкоземельные минералы. По количеству запасов РЗЭ Россия занимает второе место в мире после Китая. Причём речь идёт именно о месторождениях, то есть о геологических структурах, рентабельных к освоению.
Более 68% этих объектов находится в Мурманской области, кроме того они разведаны в Республике Саха (Якутия) и в Иркутской области.

Содержание редкоземельных элементов в рудах большинства российских месторождений значительно ниж е, чем китайских: на разрабатываемых месторождениях Китая средние содержания оксидов редкоземельных металлов в рудах достигают 5% , в российских объектах – редко превышают 1% .
Основная часть балансовых запасов редкоземельных металлов (и тория!) России (почти 82%) связана с апатитовыми рудами , причём 70% запасов заключено в апатит-нефелиновых рудах Хибинской группы месторождений в Мурманской области.
Среднее содержание суммы оксидов редкоземельной группы здесь не превышает 0,4% . Многие из этих месторождений активно разрабатываются, однако при применяемой сегодня технологии из руд извлекается только фосфор и в небольших количествах - титан; редкоземельные же элементы, а тем более - торий, остаются в материале складируемых отвалов обогатительных фабрик.

Когда-нибудь настанет время извлечь и РЗМ, и торий из этих отвалов. Его там, мягко говоря, дохрена и больше.

В природных водах содержится особенно мало тория: в пресной воде 2 на 10 в минус 9 степени % , в морской воде 1 на 10 в минус 9 степени % . То есть - в море у нас 1 атом тория на сто миллиардов других атомов, а пресной воде таких атомов - аж вдвое больше. Та же фигня у нас и с другими редкоземельными металлами.

Поэтому, если Вы читаете, что «японцы налаживают производство РЗМ из морской воды», то знайте - вас дурят. Причём - самым наглым образом. Легче наладить такое производство в пресном водоёме. В два раза легче.
А на отвалах апатитов такое производство наладить в сто миллионов раз легче.
А вот «доедят» китайцы последние богатые месторождения РЗМ во Внутренней Монголии - будет праздник редкоземелья и на нашей улице.

Вот ведь они, лежат, апатитовые отвалы, природу своим непотребным видом портят. Бери - не хочу, вас ещё и экологи в попу поцелуют поддержат:

Хотите тория? Да вот же он!

Вот такие пирожки с торием.

А господина Острецова с его энергией-то - надо послать на красноуфимские склады. Осваивать торий.
Там тория целых 6000 тонн - хватит на постройку любого исследовательского реактора, ещё и на ускорители разные останется. И содержание там не 0,4% по сумме оксидов, как в апатитовых отвалах, не две миллиардных доли процента, как в пресной воде, а целых 7,8% только по торию!
Бери, пользуйся, твори, пробуй.

Ведь наука - это искусство возможного. Сможет непризнанный гений доказать свои идеи - честь ему и хвала.
Самое главное при этом - лишь не впасть в ересь вакуумной акустики.
Поскольку есть вещи, невозможные по определению.

И в экономике этих вещей, к сожалению, гораздо больше, чем в науке.